森林与环境学报  2016, Vol. 36 Issue (3): 289-294   PDF    
http://dx.doi.org/10.13324/j.cnki.jfcf.2016.03.006
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赵敏, 陈瑞英
ZHAO Min, CHEN Ruiying
2种条纹乌木木材的构造特征
Structural characteristics of two species of striped ebony wood
森林与环境学报, 2016, 36(3): 289-294
Journal of Forest and Environment, 2016, 36(3): 289-294.
http://dx.doi.org/10.13324/j.cnki.jfcf.2016.03.006

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收稿日期: 2015-10-28
修订日期: 2015-11-24
2种条纹乌木木材的构造特征
赵敏, 陈瑞英     
福建农林大学材料工程学院, 福建 福州 350002
摘要: 对菲律宾乌木和苏拉威西乌木木材的宏、微观构造和细胞形态进行观察,并测定分析,得出其构造特征。菲律宾乌木和苏拉威西乌木都属散孔材,生长轮不明显,心材为黑白相间条纹;管孔径列,主单复管孔和管孔链,少见管孔团,含树胶,以圆柱形导管为主,导管纹孔为筛状互列纹孔;轴向薄壁组织排列为离管带状,部分含树胶和晶体;木射线为异型单列,多含树胶和晶体。比较菲律宾乌木和苏拉威西乌木的木材构造:前者结构甚细,后者为细;前者木纤维细胞宽度和壁厚较后者大,且前者形态种类多;轴向薄壁细胞前者较后者短粗,前者形态种类多且细胞壁有更多凸凹;木射线密度前者为密,后者为甚密,木射线的直立细胞后者较前者高窄。
关键词: 条纹乌木    宏观    微观    细胞形态    
Structural characteristics of two species of striped ebony wood
ZHAO Min, CHEN Ruiying     
College of Material Engineering, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China
Abstract: The macrostructure, microstructure and all kinds of cell morphology of wood of Diospyros philippensis Gurke and Diospyros celehica Bakh were observed, mensurated and analyzed and their structural characteristics parameters were obtained. Their similarities were as follows. Both of them belong to diffuse porous wood. Their annual rings were not obvious. Heartwood was with black and white stripes. Pores were of radial arrangement, mainly solitary pore and multiple pore, rarely pore cluster, including gum. Vessel shapes were mainly cylindrical. Pore pits were ethmoid alternate pitting. Longitudinal parenchymas were linear and independent of the pores, and the part contained gum and crystal. The type of wood ray was single row of heterogeneous heterocellular ray. Many of broad ray parenchymas included gum and crystal. Meanwhile the differences of wood structural characteristics between the two species of striped ebony wood were as follows. The former texture was very fine, the latter was fine. The thickness and width of wooden fiber cell wall of the former was bigger than those of the latter,and the shapes of wooden fibers of the former were more various than those of the latter. Longitudinal parenchyma cells of the former were short and wide than those of the latter and the shapes of the former were more various and rough than those of the latter. The density of wood ray of the former was closer than that of the latter. Erect wood ray cells of the former were higher and more narrow than those of the latter.
Key words: striped ebony wood    macrostructure    microstructure    cell morphology    

条纹乌木(Diospyros spp.)属于柿树科(Ebenaceae)柿属(Diospyros)的树种,有菲律宾乌木(Diospyros philippensis Gurke)和苏拉威西乌木(Diospyros celehica Bakh)[1]。其通常作为室内装饰、工艺雕刻、乐器和家具用材,如楼梯、把手[2, 3, 4]。随着社会发展,人们越来越追求红木家具,条纹乌木也愈受青睐。红木家具行业存在以次充好、以假乱真的现象,市场上常出现把紫油木和少数斑马纹木材冠名为黑檀、乌材柿来冒充红木销售[5, 6],易使消费者上当受骗。目前关于条纹乌木构造的介绍多限于属别,关于其构造属性的研究鲜有报道[7]。因此有必要对2种条纹乌木进行深入研究,为识别条纹乌木提供参考。

1 材料与方法 1.1 试验材料

试样为柿树科柿属菲律宾乌木(径级0.5 m)和苏拉威西乌木(径级0.7 m),由广东省红木商会提供,样木各1个,分别产于菲律宾和马来西亚。

1.2 主要仪器与设备

体式显微镜(型号XTJ-200,重庆奥特光学仪器有限公司)、莱卡显微系统(型号DM25000,德国韦茨拉尔市CMS GmbH公司)、生物数码显微镜(型号DK-98-1,厦门麦克迪奥实业集团有限公司)、图像测量分析软件(型号MI Advance3.0,厦门麦克迪奥实业集团有限公司)、滑走式切片机(型号REM-710,日本大和光机工业株式会所)、台式电脑、载玻片、盖玻片、放大镜、解剖针等。

1.3 试验方法

将试材制作成标准三切面样式2 cm×2 cm×2 cm(纵向×径向×弦向),按照国家标准进行密度测定[8]。将试材制作成标准三切面样式2 cm×3 cm×3 cm(纵向×径向×弦向),分别在肉眼、放大镜、体式显微镜下观察,拍摄图片。将试材制作成标准三切面样式1 cm×1 cm×2 cm(弦向×径向×纵向),采用常规方法制片,即先将木材水煮软化,然后切片、脱水、脱脂、封固、干燥等[9],于显微镜下进行木材微观构造特征的观察,并拍摄图片,再用图像测量系统在图片上进行测量。将试材制成火材梗大小,采用富兰克林离析法对木材进行细胞离析[9]。制成临时切片,于生物显微镜下观测,拍摄图片。每个树种随机取80个导管、200个木纤维、50个轴向薄壁细胞、200个射线薄壁细胞,用图像分析系统对其进行测量。

2 结果与分析 2.1 宏观构造特征

在体视显微镜下观察2种木材的宏观构造特征(图 1图 2)。二者的宏观构造特征:木材心材黑褐色与浅色条纹相间,有光泽,无特殊气味与滋味;生长轮不明显;管孔略小,肉眼略可见,放大镜下可见,散孔材,径列;轴向薄壁细胞肉眼、放大镜下不可见;木射线多,细至极细,肉眼下略可见;径切面上射线斑纹不明显,肉眼下可见。二者宏观构造的区别:菲律宾乌木浅色条纹色彩偏绿玉色,苏拉威西乌木浅色条纹色彩偏红色,后者的深色条纹颜色比前者深;前者条纹排列不规则,局部浅色条纹比深色条纹宽;前者的构造比后者更为细腻;浸水干燥后,后者易开裂;前者气干密度为1.02 g·cm-3,后者气干密度为1.14 g·cm-3

注:A. 横切面(10×);B. 径切面(10×);C. 弦切面(10×)。
Note: A. Cross section(10×) ; B. Radial section(10×) ; C. Tangential section(10×).
图 1 菲律宾乌木木材三切面宏观构造 Figure 1 Section of macroscopic characters of D. philippensis
注:A. 横切面(10×);B. 径切面(10×);C. 弦切面(10×)。
Note: A. Cross section(10×) ; B. Radial section(10×) ; C. Tangential section(10×).
图 2 苏拉威西乌木三切面宏观构造 Figure 2 Section of macroscopic characters of D. celehica
2.2 微观构造特征

图 3图 4可知2种木材的微观构造特征:导管横切面为圆形、卵圆形、椭圆形、马蹄形、四边形;长、短径列,主单复管孔和管孔链(2-9个),稀管孔团,部分充满树胶;单穿孔,管间纹孔互列,呈塞状,甚小,导管端部会出现纹孔口合生,故出现狭长型纹孔。轴向薄壁组织为离管线状(宽1,间或2、3细胞),稍波浪状,含树胶和晶体;轴向薄壁细胞多为卵圆形。木纤维壁厚,叠生,横切面上呈卵圆形和长方形整齐排列,挨近射线处常被挤压成不规则的小细胞;纹孔为具缘纹孔;部分含树胶。木射线非叠生;射线组织异型单列,偶见中间有2个并列的细胞;念珠状射线薄壁细胞壁,偶见轴向孪生射线薄壁细胞壁[10];含直立、方形细胞和横卧细胞,尾部多为直立细胞;射线细胞含树胶和晶体;纹孔多而明显; 未见胞间道。

注:A. 横切面(40×);B. 横切面(200×);C. 横切面(400×);
D. 径切面(200×);E. 径切面(400×); F. 弦切面(400×)。
Note: A. Cross section(40×); B. Cross section(200×); C. Cross section(400×);
D. Radial section(200×); E. Radial section(400×); F. Tangential section(400×).
图 3 菲律宾乌木木材三切面微观构造 Figure 3 Section of microscopic characters of D. philippensis
注:A. 横切面(40×);B. 横切面(200×);C. 横切面(400×);
D. 径切面(200×);E. 径切面(400×); F. 弦切面(400×)。
Note: A. Cross section(40×); B. Cross section(200×); C. Cross section(400×);
D. Radial section(200×); E. Radial section(400×); F. Tangential section(400×).
图 4 苏拉威西乌木三切面微观构造 Figure 4 Section of microscopic characters of D. celehica

2种木材的微观构造的量化特征:菲律宾乌木和苏拉威西乌木在横切面上,单位面积内管孔的个 数,前者为37.39个·mm-2,其中单管孔2.36个·mm-2;后者为39.67个·mm-2,其中单管孔2.68个·mm-2。 管孔链的长度,前者为71.05-432.06 μm,平均163.01 μm,宽度即弦向直径为65.91 μm;后者长度为135.88-614.63 μm,平均272.689 μm,宽度68.69 μm。两者管孔壁厚相差甚微,为4.8-11.36 μm,平均7.6 μm。木射线的密度前者14.37根·mm-1,为密;后者20.26根·mm-1,为甚密[11]。线状轴向薄壁组织的间距,前者为95.90 μm;后者为152.34 μm。径、弦切面,前者的木射线高度(1-13细胞)平均为222.106 μm;后者(1-15细胞)平均为238.21 μm。

2.3 各类细胞形态与量化特征 2.3.1 导管

图 5图 6可知,2种木材的导管形状多变,有鼓形、圆柱形、纺锤形、矩形[12]。有的不带尾巴,有的一端带尾,有的两端带尾,其中长尾常只在一端出现。其中鼓形稀少(图 5A图 6G);圆柱形较多(图 5B-图 5F图 6A-图F);纺锤形有4种类型,两端居中尖削(图 5G图 5H),一端尖削一端粗钝(图 6H图 6J),两端均偏向一侧尖削(图 5I图 6I),两端分布于两侧尖削(图 5J图 5K图 6K图 6L);矩形导管常呈细棍状(图 5L图 5M图 6M)。

图 5 菲律宾乌木主要细胞种类的形态(200×) Figure 5 Shape of the primary cell type of D. philippensis (200×)
图 6 苏拉威西乌木主要细胞种类的形态(200×) Figure 6 Shape of the primary cell type of D. celehica(200×)

表 1知,菲律宾乌木和苏拉威西乌木导管以圆柱形和纺锤形为主,其他类型稀少,且圆柱形占半数以上,中等长度。圆柱形导管的长、宽、长宽比差异不明显。纺锤形导管的平均宽度均小于圆柱形导管的平均宽度。但后者比前者的纺锤形导管宽度略大,且比例稍小。

表 1 导管细胞量化特征1) Table 1 Quantitative characteristics of vessel cells
树种Tree species 圆柱形导管Cylindrical vessel 纺锤形导管纺锤形导管Spindle vessel 其他比例Othersratio%
长Length/μm 宽Width/μm 长宽比Aspectratio 比例Proportion/% 长Length/μm 宽Width/μm 长宽比Aspectratio 比例Proportion/%
菲律宾乌木 Diospyros philippensis Gurke 143.61-1 124.39(485.28) 36.79-295.04(108.41) 2.29-11.95(5.25) 55.56 143.61-1 123.39(481.52) 34.11-129.24(76.18) 3.83-12.39(6.83) 39.68 4.76
苏拉威西乌木 Diospyros celehica Bakh 203.29-705.34(500.74) 31.77-198.34(106.03) 1.45-16.29(5.38) 78.57 288.68-597.05(476.06) 47.04-158.59(89.78) 2.74-11.24(5.91) 19.05 2.38
1)表中括号内数据是各测量项目相应的平均值。Note:it is the correspond average of every measurement in the parentheses.
2.3.2 木纤维

2种木材的木纤维长度中等(图 5图 6),以通直的最为常见(图 5E-图 5G图 6C-图 6E),其它有从胸部发出一个枝桠形(图 5B),有从胸部发出一场一短2个枝桠形(图 5C),有在胸部凸出鼓包形(图 5D),有其他不规则扭曲形(图 5A图 6B)。由表 2知,菲律宾乌木和苏拉威西乌木的木纤维长度和壁腔比相当,但前者木纤维的平均宽度和壁厚较后者大,长宽比较后者小。

表 2 木纤维和轴向薄壁细胞的量化特征1) Table 2 Quantitative characteristics of wood fiber cells and axial parenchyma cells
树种Tree species 木纤维Wood fiber cells 轴向薄壁细胞Parenchyma cells
长Length/μm 宽Width/μm 壁厚Wall thickness/μm 壁腔比Ratio ofwall to cavity 长宽比Aspectratio 长Length/μm 宽Width/μm 长宽比Aspectratio
菲律宾乌木 Diospyros philippensis Gurke 350.75-1 368.40(843.33) 10.08-26.14(15.20) 1.79-8.36(4.16) 0.44-3.10(1.25) 29.28-111.14(56.59) 47.51-152.51(113.70) 12.38-47.10(25.97) 1.98-9.93(4.98)
苏拉威西乌木 Diospyros celehica Bakh 339.90-1 339.80(876.26) 8.10-24.80(13.66) 2.80-7.33(3.77) 0.29-3.24(1.34) 26.20-110.07(65.69) 76.22-280.86(143.15) 11.86-39.98(20.68) 1.91-16.35(7.28)
1)表中括号内数据是各测量项目相应的平均值。Note:it is the correspond average of every measurement in the parentheses.
2.3.3 轴向薄壁细胞

2种木材的轴向薄壁细胞组织串(2-6个细胞)形态简单,呈纺锤状;部分细胞短粗,侧壁有凸起。部分含有晶体,晶体为菱形晶体、晶砂和柱状晶体(图 5图 6)。由表 2知,菲律宾乌木和苏拉威西乌木的轴向薄壁细胞,前者的长度比后者小,但宽度比后者大,所以长宽比前者比后者小,即前者更为短粗。

表 3 木射线细胞量化特征1) Table 3 Quantitative characteristics of wood ray cell
树种Tree species 横卧细胞Procumbent cell 方形细胞Square cell 直立细胞Erect cell
长Length/μm 高Height/μm 长高比Length height ratio 边长Side length/μm 长Length/μm 高Height/μm 长高比Length height ratio
菲律宾乌木 Diospyros philippensis Gurke 38.77-108.43(68.74) 19.50-48.94(27.12) 1.26-5.56(2.64) 21.40-46.81(35.15) 21.45-38.51(28.51) 33.58-71.47(51.05) 0.52-0.84(0.56)
苏拉威西乌木 Diospyros celehica Bakh 41.46-123.27(72.22) 17.98-38.73(27.62) 1.21-5.92(2.81) 25.16-47.39(36.41) 24.83-54.02(35.30) 30.53-54.56(41.22) 0.62-0.91(0.75)
1)表中括号内数据是各测量项目相应的平均值。Note:it is the correspond average of every measurement in the parentheses.
2.3.4 射线薄壁细胞

2种木材的射线薄壁细胞以横卧细胞,方形细胞和直立细胞为主;其他还有马蹄形、梯形细胞、菱形。含晶体,晶体多为菱形晶体,少数为晶砂(图 5图 6)。由表 3知,菲律宾乌木和苏拉威西乌木射线薄壁细胞的横卧细胞的长度,后者略长,高度相当;方形细胞差异小;直立细胞区别较大,前者不仅高度比后者高,而且长度比后者窄,即前者的长高比较后者小。

3 结论

2种木材的微观特征均为心材条纹相间,有光泽,无特殊气味与滋味;生长轮不明显;管孔放大镜下可见,散孔材,径列;轴向薄壁细胞不可见;木射线多,细至极细,肉眼下略可见。但前者构结构甚细,后者结构细;前者条纹略不规则,后者易开裂;前者深色更深。

2种木材的微观特征均为导管长、短径列,主单复管孔和管孔链,稀管孔团,含树胶;单穿孔,管间纹孔塞状互列。轴向薄壁组织为离管线状,含树胶和晶体。木纤维壁厚,叠生,中等长度。木射线非叠生,类型为异型单列;射线细胞为直立、方形细胞和横卧细胞,含树胶和晶体;晶体多为菱形,亦含晶砂和柱状晶体;胞间道缺如。但横切面上,管孔链长度后者较长;木射线密度前者为密,后者为甚密;薄壁细胞形成的梯状后者比前者高窄。径、弦切面上,木射线直立细胞高度前者比后者的高。

2种木材的导管形状主要为圆柱形,其次纺锤形,稀矩形和鼓形,有的端部带尾,两者的导管尺寸相当;木纤维为纤维状管胞,多数为通直形,2种木材的木纤维长度和壁腔比大小相当;轴向薄壁细胞串为纺锤形;念珠状射线薄壁细胞壁,射线横卧细胞高度、方形细胞尺寸相当。但前者的木纤维(有双枝桠、单枝桠、突起)比后者形态多样,且端部有明显齿状,前者的木纤维的壁厚、腔径均比后者大;前者的轴向薄壁细胞长度较短且细胞壁粗糙有呈齿状的凸起而后者较为狭长通直;前者的木射线的横卧细胞长度更大,直立细胞比后者高窄。

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